[实用新型]全息凹面光栅曝光衍射效率实时监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种全息光学领域，特别涉及一种全息凹面光栅曝光衍射效率实时监测系统。

背景技术

光栅也称衍射光栅，是利用多缝衍射原理使光发生色散(分解为光谱)的光学元件。全息凹面光栅是用全息曝光技术在凹面上制作的光栅。它同时具有分光和聚焦元件的特性，可以作为光谱仪器唯一的光学元件而无需准直镜和聚集镜，使得仪器结构简单、小型化，进而大大降低仪器成本，并且可以根据光谱分析的需要设计制作出各种刻线数的全息凹面光栅。与机刻光栅相比，它又具有一般全息光栅的许多优点，如刻线均匀，无鬼线，刻划面积大，刻线密度高等等。目前全息凹面光栅广泛应用于摄谱仪、扫描单色仪、直读光谱仪、同位素光谱分析仪以及光纤通信网中的波分复用器等等。

全息凹面光栅的制作过程中至关重要的一步就是曝光，曝光时间的控制、激光光强的大小直接影响到最后全息凹面光栅的质量。全息凹面光栅负一级衍射效率直接影响光谱分析仪器的光谱分析能力，过曝光和曝光不足都会造成全息凹面光栅负一级衍射效率的下降。目前，国内对于全息凹面光栅曝光过程中负一级衍射光衍射效率的掌握和控制还停留在依靠经验的层面上，没有仪器进行实时监测。

发明内容

本实用新型是针对现有全息凹面光栅曝光过程中负一级衍射光衍射效率的不能实时监控捕捉的问题，提出了一种全息凹面光栅曝光衍射效率实时监测系统，可以准确监测全息凹面光栅曝光时负一级衍射光的最佳曝光点，达到制作完成后的全息凹面光栅具有最高负一级衍射效率的目的。

本实用新型的技术方案为：一种全息凹面光栅曝光衍射效率实时监测系统，包括He-Ne激光器、凸透镜、带串口连接的光功率计、计算机、He-Cd激光，在一个由He-Cd激光作为全息凹面光栅光源的曝光光路中，将He-Ne激光监测光源，凸透镜，全息凹面光栅中心放置在一条直线上，且平行于水平面，带串口连接的光功率计接收监测光源He-Ne激光经凸透镜扩束后在全息凹面光栅衍射聚焦后的负一级衍射光的光强，并将光强信号送入计算机处理，得出衍射效率的变化曲线。

所述监测光源He-Ne激光发出的平面光波与全息凹面光栅中心轴所成θ角度在零度与二十度之间，且与水平面平行。

所述监测光源He-Ne激光经凸透镜扩束后的球面光波覆盖全息凹面光栅曝光面且仅覆盖全息凹面光栅曝光面。

所述监测光源He-Ne激光垂直入射到凸透镜上。

带串口连接的光功率计的接收面放置在全息凹面光栅负一级衍射聚焦点上。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型全息凹面光栅曝光衍射效率实时监测系统通过实时监测全息凹面光栅曝光时的负一级的衍射光光强来控制全息凹面光栅制作过程中曝光的最佳曝光量，达到制作完成后的全息凹面光栅具有最佳负一级衍射效率的目的。具有光强利用率高，装置简单，容易拆卸，没有复杂的光路调节的优点。

附图说明

图1是本实用新型全息凹面光栅曝光衍射效率实时监测系统整体结构示意图；

图2是本实用新型全息凹面光栅曝光衍射效率实时监测系统全息凹面光栅曝光前示意图；

图3是本实用新型全息凹面光栅曝光衍射效率实时监测系统全息凹面光栅曝光后光刻胶分子变化示意图；

图4是本实用新型全息凹面光栅曝光衍射效率实时监测系统负一级衍射光光强变化曲线；

图5是本实用新型全息凹面光栅曝光衍射效率实时监测系统全息凹面光栅制作光路图。

具体实施方式

光刻胶又称光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后，曝光区分子结构改变。根据其化学反应机理和显影原理，可分负性胶和正性胶两类。光照后形成不可溶物质的是负性胶；反之，对某些溶剂是不可溶的，经光照后变成可溶物质的即为正性胶。我们使用的光刻胶是AR-P3120，为正性光刻胶，其对光波的响应为近紫外和紫外波段，因此它对He-Cd激光(441.6nm)有较好的响应，而对于He-Ne激光(632.8nm)基本没有响应。我们使用He-Cd激光作为制作光源，He-Ne激光作为测试光源。

在全息凹面光栅曝光过程中，明条纹处光强远高于暗条纹处。由于光强度不同，明条纹处光刻胶分子改变速率远远大于暗条纹处，此时，可以忽略暗条纹处分子改变速率。由于分子结构改变，其折射率也随之变小。因此，我们可以将其等价为一个槽形高度较低的光栅。当曝光到达光刻胶底部时，负一级衍射光的光强度缓慢降低。因此负一级光强变化的曲线为：首先缓慢增加，然后缓慢降低。